El principi de funcionament de la cremallera de la direcció assistida
Contingut
El principi de funcionament de la cremallera de la direcció assistida es basa en l'efecte a curt termini de la pressió generada per la bomba sobre el cilindre, que desplaça la cremallera en la direcció correcta, ajudant al conductor a dirigir el cotxe. Per tant, els cotxes amb direcció assistida són molt més còmodes, sobretot quan es maniobra a baixa velocitat o es condueix en condicions difícils, perquè aquest rail assumeix la major part de la càrrega necessària per girar el volant, i el conductor només li dóna ordres, sense perdre el feedback. de la carretera..
La cremallera de direcció a la indústria del transport de viatgers ha suplantat durant molt de temps altres tipus de dispositius similars per les seves característiques tècniques, de les quals hem parlat aquí (Com funciona la cremallera de direcció). Però, malgrat la senzillesa del disseny, el principi de funcionament de la cremallera de direcció amb un reforç hidràulic, és a dir, un reforç hidràulic, encara és incomprensible per a la majoria dels propietaris de cotxes.
Evolució de la direcció: una breu visió general
Des de l'arribada dels primers cotxes, la base de la direcció s'ha convertit en un reductor d'engranatges amb una gran relació de transmissió, que fa girar les rodes davanteres del vehicle de diverses maneres. Inicialment, es tractava d'una columna amb un bípode enganxat a la part inferior, per la qual cosa s'havia d'utilitzar una estructura complexa (trapezi) per transferir la força de polarització als artells de direcció als quals es cargolaven les rodes davanteres. Llavors van inventar una cremallera, també una caixa de canvis, que transmetia la força de gir a la suspensió davantera sense estructures addicionals, i aviat aquest tipus de mecanisme de direcció va substituir la columna per tot arreu.
Però el principal desavantatge derivat del principi de funcionament d'aquest dispositiu no es va poder superar. L'augment de la relació de transmissió va permetre girar el volant, també anomenat volant o volant, sense esforç, però va forçar més voltes per moure el motlle de direcció de l'extrema dreta a l'extrema esquerra o viceversa. La reducció de la relació de transmissió va fer que la direcció fos més nítida, perquè el cotxe reaccionava amb més força fins i tot a un lleuger canvi del volant, però conduir un cotxe així requeria una gran força física i resistència.
Des de principis del segle XX s'han intentat resoldre aquest problema, alguns d'ells relacionats amb la hidràulica. El mateix terme "hidràulica" prové de la paraula llatina hydro (hidro), que significava aigua o algun tipus de substància líquida comparable en la seva fluïdesa a l'aigua. Tanmateix, fins a principis dels anys 50 del segle passat, tot es limitava a mostres experimentals que no es podien posar en producció en massa. El gran avenç es va produir l'any 1951 quan Chrysler va presentar la primera direcció assistida (GUR) produïda en massa que funcionava juntament amb la columna de direcció. Des de llavors, el principi general de funcionament d'una cremallera o columna de direcció hidràulica no ha canviat.
La primera direcció assistida tenia greus deficiències, això:
- molt carregat el motor;
- va reforçar el volant només a velocitats mitjanes o altes;
- a velocitats altes del motor, creava un excés de pressió (pressió) i el conductor perdia el contacte amb la carretera.
Per tant, un propulsor hidràulic que funcionava normalment només va aparèixer al gir del XXI, quan el rasclet ja s'havia convertit en el mecanisme de direcció principal.
Com funciona un reforç hidràulic
Per comprendre el principi de funcionament de la cremallera de direcció hidràulica, cal tenir en compte els elements inclosos en ell i les funcions que realitzen:
- bomba
- vàlvula reductora de pressió;
- dipòsit d'expansió i filtre;
- cilindre (cilindre hidràulic);
- distribuïdor.
Cada element forma part del reforç hidràulic, per tant, el correcte funcionament de la direcció assistida només és possible quan tots els components compleixen clarament la seva tasca. Aquest vídeo mostra el principi general de funcionament d'aquest sistema.
Bomba
La tasca d'aquest mecanisme és la circulació constant de fluid (oli hidràulic, ATP o ATF) a través del sistema de direcció assistida amb la creació d'una determinada pressió suficient per girar les rodes. La bomba de direcció assistida està connectada per una corretja a la politja del cigonyal, però si el cotxe està equipat amb un reforç hidràulic elèctric, el seu funcionament es proporciona un motor elèctric independent. El rendiment de la bomba s'escull de manera que fins i tot al ralentí garanteixi la rotació de la màquina, i l'excés de pressió que es produeix quan augmenta la velocitat es compensa amb la vàlvula reductora de pressió.
La bomba de direcció assistida es fa de dos tipus:
- lamel·lar;
- engranatge.
Bomba de direcció assistida
Als cotxes amb suspensió hidràulica, una bomba garanteix el funcionament dels dos sistemes: direcció assistida i suspensió, però funciona amb el mateix principi. Es diferencia de l'habitual només en un augment de potència.
Vàlvula reductora de pressió
Aquesta part del reforç hidràulic funciona segons el principi d'una vàlvula de bypass, que consta d'una bola de bloqueig i una molla. Durant el funcionament, la bomba de direcció assistida crea una circulació de fluid amb una certa pressió, perquè el seu rendiment és superior al rendiment de mànegues i altres elements. A mesura que augmenta la velocitat del motor, augmenta la pressió en el sistema de direcció assistida, actuant a través de la bola sobre la molla. La rigidesa de la molla s'escull de manera que la vàlvula s'obri a una determinada pressió i el diàmetre dels canals limita el seu rendiment, de manera que el funcionament no condueixi a una caiguda brusca de pressió. Quan la vàlvula s'obre, part de l'oli passa per alt el sistema, la qual cosa estabilitza la pressió al nivell requerit.
Vàlvula reductora de pressió de la direcció assistida
Tot i que la vàlvula reductora de pressió està instal·lada a l'interior de la bomba, és un element important del reforç hidràulic, per tant, està a l'alçada d'altres mecanismes. El seu mal funcionament o funcionament incorrecte posa en perill no només la direcció assistida, sinó també la seguretat del trànsit a la carretera, si la línia d'alimentació esclata per una pressió hidràulica excessiva, o apareix una fuita, la reacció del cotxe al girar el volant canviarà i un inexpert la persona al volant corre el risc de no fer front a la gestió. Per tant, el dispositiu de la cremallera de direcció amb reforç hidràulic implica la màxima fiabilitat tant de tota l'estructura en conjunt com de cada element individual.
Dipòsit d'expansió i filtre
Durant l'operació de la direcció assistida, el fluid hidràulic es veu obligat a circular pel sistema de direcció assistida i es veu afectat per la pressió creada per la bomba, que provoca l'escalfament i l'expansió de l'oli. El dipòsit d'expansió agafa un excés d'aquest material, de manera que el seu volum en el sistema és sempre el mateix, la qual cosa elimina les sobrepressions provocades per la dilatació tèrmica. L'escalfament d'ATP i el desgast dels elements de fregament condueixen a l'aparició de pols metàl·lica i altres contaminants a l'oli. Entrant a la bobina, que també és un distribuïdor, aquests residus obstrueixen els forats, interrompent el funcionament de la direcció assistida, la qual cosa afecta negativament el maneig del vehicle. Per evitar aquest desenvolupament d'esdeveniments, s'incorpora un filtre a la direcció assistida, que elimina diversos residus del fluid hidràulic circulant.
Cilindre
Aquesta part del reforç hidràulic és una canonada, dins de la qual hi ha una part del rail amb un pistó hidràulic instal·lat. Els segells d'oli s'instal·len al llarg de les vores de la canonada per evitar que l'ATP s'escapi quan la pressió augmenta. Quan l'oli entra a la part corresponent del cilindre per les canonades, el pistó es mou en sentit contrari, empenyent la cremallera i, a través d'ella, actua sobre les barres de direcció i els artells de direcció.
cilindre de la direcció assistida
Gràcies a aquest disseny de la direcció assistida, els artells de la direcció comencen a moure's fins i tot abans que l'engranatge mogui la cremallera.
Distribuïdor
El principi de funcionament del cremallera de la direcció assistida és subministrar breument fluid hidràulic en el moment en què es gira el volant, de manera que el cremallera començarà a moure's fins i tot abans que el conductor faci un esforç seriós. Aquest subministrament a curt termini, així com drenar l'excés de líquid del cilindre hidràulic, el proporciona un distribuïdor, que sovint s'anomena bobina.
Per entendre el principi de funcionament d'aquest dispositiu hidràulic, cal no només considerar-lo en una secció, sinó també analitzar més a fons la seva interacció amb la resta d'elements de la direcció assistida. Sempre que la posició del volant i els artells de direcció es corresponguin entre si, el distribuïdor, també conegut com a bobina, bloqueja el flux de fluid cap al cilindre des de cada costat, de manera que la pressió dins de les dues cavitats és la mateixa i això no afecta el sentit de gir de les llandes. Quan el conductor gira el volant, la petita relació del reductor de la cremallera no li permet girar ràpidament les rodes sense fer un esforç important.
Distribuïdor de direcció assistida
La tasca del distribuïdor de la direcció assistida és subministrar ATP al cilindre hidràulic només quan la posició del volant no es correspon amb la posició de les rodes, és a dir, quan el conductor gira el volant, el distribuïdor primer dispara i força. el cilindre per actuar sobre els artells de la suspensió. Aquest impacte hauria de ser a curt termini i dependrà de quant girà el conductor el volant. És a dir, primer el cilindre hidràulic ha de girar les rodes, i després el conductor, aquesta seqüència li permet aplicar un esforç mínim per girar, però alhora "sentir la carretera".
Com funciona?
La necessitat d'aquesta operació de distribuïdor va ser un dels problemes que va impedir la producció massiva d'impulsors hidràulics, perquè normalment en un cotxe el volant i l'aparell de direcció estan connectats per un eix rígid, que no només transfereix la força als artells de direcció, sinó que també proporciona al pilot del cotxe retroalimentació de la carretera. Per resoldre el problema, vaig haver de canviar completament la disposició de l'eix que connectava el volant i l'aparell de direcció. Es va instal·lar un distribuïdor entre ells, la base del qual és el principi de torsió, és a dir, una vareta elàstica capaç de torçar-se.
Quan el conductor gira el volant, la barra de torsió inicialment es gira lleugerament, la qual cosa provoca un desajust entre la posició del volant i les rodes davanteres. En el moment d'aquest desajust, la bobina del distribuïdor s'obre i l'oli hidràulic entra al cilindre, que desplaça la cremallera de direcció en la direcció correcta i, per tant, elimina el desajust. Però, el rendiment de la bobina distribuïdora és baix, de manera que la hidràulica no substitueix completament els esforços del conductor, la qual cosa significa que com més ràpid necessiteu girar, més haurà de girar el volant, la qual cosa proporciona retroalimentació i et permet sentir el cotxe a la carretera
Dispositiu
Per realitzar aquest treball, és a dir, dosificar ATP al cilindre hidràulic i aturar el subministrament després d'haver eliminat el desajust, calia crear un mecanisme hidràulic força complex que funcioni segons un principi nou i consta de:
- una barra de torsió connectada a l'engranatge motriu, que proporciona desajustament en girar el volant;
- l'interior de la bobina;
- part exterior de la bobina.
Les parts interiors i exteriors de la bobina s'uneixen tan estretament entre elles que no es filtra ni una gota de líquid entre elles, a més, s'hi fan forats per al subministrament i retorn d'ATP. El principi de funcionament d'aquest disseny és la dosificació precisa del fluid hidràulic subministrat al cilindre. Quan la posició del timó i la cremallera es coordina, les obertures de subministrament i de retorn es desplacen entre si i el líquid a través d'elles no entra ni surt dels cilindres, de manera que aquest s'omple constantment i no hi ha amenaça de ventilació. . Quan el pilot del cotxe gira el volant, la barra de torsió es gira primer, les parts exterior i interior de la bobina es desplacen una respecte a l'altra, de manera que es combinen els forats de subministrament d'un costat i els forats de drenatge de l'altre. .
Entrant al cilindre hidràulic, l'oli pressiona el pistó, desplaçant-lo cap a la vora, aquest es desplaça cap al rail i comença a moure's fins i tot abans que l'engranatge impulsor actuï sobre ell. A mesura que el bastidor es desplaça, desapareix el desajust entre les parts exterior i interior de la bobina, de manera que el subministrament d'oli s'atura gradualment i, quan la posició de les rodes arriba a un equilibri amb la posició del volant, el subministrament i la sortida de L'ATP està completament bloquejat. En aquest estat, el cilindre, les dues parts s'omplen d'oli i formen dos sistemes tancats, realitza un paper estabilitzador, per tant, en colpejar un cop, un impuls notablement menor arriba al volant i el volant no s'allunya. les mans del conductor.
Conclusió
El principi de funcionament de la cremallera de la direcció assistida es basa en l'efecte a curt termini de la pressió generada per la bomba sobre el cilindre, que desplaça la cremallera en la direcció correcta, ajudant al conductor a dirigir el cotxe. Per tant, els cotxes amb direcció assistida són molt més còmodes, sobretot quan es maniobra a baixa velocitat o es condueix en condicions difícils, perquè aquest rail assumeix la major part de la càrrega necessària per girar el volant, i el conductor només li dóna ordres, sense perdre el feedback. de la carretera..
